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ESTUDIO COMPARATIVO DE LA LIXIVIACION

22 Jul 11 - 18:12

ESTUDIO COMPARATIVO DE LA LIXIVIACION DE UN MINERAL REFRACTARIO CON CIANURO DE SODIO Y TIOSULFATO DE SODIO PARA LA RECUPERACION DE ORO Y PLATA.

 
Por: G. Tiburcio Munive, M.A. Encinas Romero, A. Valenzuela Soto,
J.L. Valenzuela García, J.H. Coronado López y J.R.Parga Torres

Resumen
El presente trabajo corresponde a un estudio comparativo de la lixiviación de un mineral refractario de oro y plata empleando cianuro de sodio y tiosulfato de sodio. Y tiosulfato de sodio. La investigación se inició con la caracterización del mineral por difracción de rayos X (DRX) y microscopía electrónica de barrido (MEB)/espectroscopia por dispersión de energía de rayos X (EDS). También, se realizo un análisis de mallas y se analizo la muestra mediante ensaye al fuego para la determinación de oro libre, el porcentaje de azufre se determinó en un horno Leco modelo CS-125 y los valores metálicos de oro y plata en solución por espectroscopia absorción atómica (AA). El estudio comparativo de la lixiviación del mineral refractario con cianuro de sodio y con tiosulfato de sodio se llevo a cabo mediante pruebas de botella rodante empleando mineral con un tamaño de partícula de -3/8” y tiempo de contacto de 48 horas. Se tomaron alícuotas cada 4 horas para cuantificar el oro y plata en solución. El pH de las pruebas de lixiviación con tiosulfato de sodio y cianuro de sodio se ajusto con hidróxido de sodio (NaOH) e hidróxido de calcio (Ca(OH)2), respectivamente. Los resultados de las pruebas de lixiviación, se logra una extracción de oro no mayor al 23% con cianuro de sodio y se presentaron variaciones en el pH, debido a las características acidas del mineral. Mientras que, en la lixiviación con tiosulfato de sodio se puede extraer hasta el 82% de oro y se observó que el pH se mantiene estable, por lo tanto, no se requiere agregar más álcali, ni tiosulfato.  Se determino que el consumo de tiosulfato es del orden de 6.0 kg/ton de mineral, mientras que, el consumo de cianuro de sodio es 2.3 kg/ton y varia respecto a la relación líquido-solido. También, se estableció que en la lixiviación con cianuro el consumo de hidróxido de calcio es de 2.3 kg/ton y en la lixiviación con tiosulfato el consumo de hidróxido de sodio es de 0.8 kg/ton. Las impurezas (Fe, Pb, Zn Mn, Sb y As) en los licores de tiosulfato y cianuro de sodio indican que se encuentra en proporciones mínimas (<20 ppm).

Introducción
La cianuración es un proceso para la disolución de valores de oro y plata en menas que se conoce desde hace más de 110 años. Hoy en día su aplicación en la recuperación de metales preciosos, esta siendo cada vez mas politizado y cuestionado por motivos ambientales. Por lo tanto la aplicación de tiosulfato de sodio compuesto con nonio y catalizado con cobre se convierte en una alternativa para el tratamiento de minerales que contienen oro y plata, debido a las ventajas que presenta en la lixiviación de menas sulfurosas y carbonaceas que resultan refractarias en la disolución de valores de oro y plata en plantas a pequeña escala  e industriales. Los jaleros que hoy en día se procesan permiten obtener buenos resultados. Aunque son minerales difíciles, estos se adaptan al proceso de tiosulfato de sodio compuesto, obteniéndose extracciones mayores comparados con el proceso convencional de cianuración en pruebas de botellas y la posibilidad de poder escalarse a futuro en base a la disolución de valores metálicos de oro y plata. El oro en la naturaleza se encuentra en diferentes asociaciones y formas mineralógicas, tal como: oro libre o nativo con sulfuros básicos, plomo (Pb), cobre (Cu) y en ocasiones escasamente con el mineral de zinc (Zn). Es muy común su asociación con sulfuros de hierro como la pirita, pirrotita y arsenopirita, las cuales se pueden encontrar diseminadas en sus diferentes estructuras, fisuras, imperfecciones, dislocaciones y cuando esto sucede, se tiene que recurrir a moliendas extremadamente finas, para lograr la liberación de los valores metálicos. Aun recurriendo a este proceso de molienda, cuando el oro se encuentra encapsulado en la matriz de pirita o de cuarzo no existe una buena respuesta a la cianuración. En estos casos se obtienen recuperaciones menores al 25 % de extracción de oro y se consideran materiales refractarios a la cianuración. Una alternativa para la lixiviación de minerales refractarios es el empleo de tiosulfato de sodio, el cual permite alcanzar extracciones de oro y plata superiores al 80% en pruebas de botella rodante empelando mineral con tamaño de partícula de -3/8”.

La refractariedad de un mineral
Un mineral que contiene oro, se dice que es refractario cuando la extracción del elemento valioso es menor al 75%. Actualmente, se han estudiado diferentes procesos pirometalúrgicos e hidrometalúrgicos  con el propósito de disminuir el efecto refractario de ciertos minerales. Entre las tecnologías disponibles que se han probado se encuentra la lixiviación a presión con oxígeno. En este tipo de procesos se han obtenido buenos resultados en ciertos concentrados dependiendo de la mineralogía de la ganga o cianicidas que contenga. Una de las limitantes del proceso son los requerimientos de equipo altamente costosos para el tratamiento de menas de baja ley, por lo cual se considera más apto para concentrados de flotación de alta ley con características refractarias.
La refractariedad química de un mineral depende básicamente de lo siguiente: la presencia de teluros de oro insolubles y de minerales que contienen cianicidas que se puedan descomponer y reaccionar con el oxígeno. Mientras que, refractariedad física de un mineral depende de la presencia de minerales que contengan oro combinado con antimonio en especie mineral de (AuSb2, AuPb2), como la auroestibina; minerales con materia orgánica, como materia carbonosa o arcillas que adsorben oro de la solución rica lixiviada; oro encapsulado o recubierto con películas finas de óxido de hierro, cloruro de plata, compuesto de antimonio y plomo; y minerales con oro muy fino, que este encapsulado o recubierto con películas finas de oxido de hierro, cloruro de plata, compuesto de antimonio y plomo; y minerales con oro muy fino, que esté encapsulado o que forme parte de una matriz carbonosa, piritosa, el oro encapsulado en cuarzo o también en arsenopiritas auríferas.

Química de cianuración
Los reactivos químicos de cianuro de sodio, potasio y calcio, se disuelven en agua pura para formar cationes de su respectivo metal , así como iones de cianuro libre, los cuales se expresan de acuerdo a la siguiente reacción.
NaCN = Na+ + CN-                                                                                (1)                                                                                                                    
Posteriormente, los iones cianuro se hidrolizan en el agua para formar moléculas de cianuro de hidrógeno, el cual es un gas extremadamente volátil.
CN- + H2O = HCN + OH-                                                                                                                                                                                                         (2)
Esta reacción (2) se da a un pH aproximado de 9.3, la mitad del cianuro libre existe como HCN y la otra mitad como iones de cianuro. Se cree que la cianuración del oro es un proceso de 2 fases en el cual se forma peróxido de hidrógeno como producto intermedio tal como se puede observar en las reacciones 3 y 4.
2Au + 4NaCN + 2H2O + O2 = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH + H2O2                                                                                                  (3)
2Au + 4NaCN + H2O2  = 2NaAu(CN)2 + 2NaOH                                                                                                                     (4)
Sumando las anteriores reacciones (3) y (4), nos da como resultado la conocida ecuación de Elsner, que queda expresada mediante la siguiente reacción:
4Au + 8NaCN + O2  + 2H2O  = 4NaAu(CN)2 + 4NaOH                                                                                                            (5)
En ausencia de cianicidas una solución de 100 mg/L de NaCN puede proporcionar una buena disolución de los valores de oro y plata.

Lixiviación con Tiosulfato de Sodio
El cloruro de plata reacciona con el tiosulfato de sodio de la siguiente manera
2AgCl + 3Na2S2O3 = Ag2S2O3*2Na2S2O3 + 2NaCl                                                                                                                (6)
En esta reacción (6), el mineral se somete a un curado en sal por espacio de siete días, posteriormente se somete a reaccionar en tiosulfato de sodio,. Este proceso se modificó utilizando sulfato cúprico en la solución lixiviante basados en la suposición de que el sulfuro de plata es lixiviado por el tiosulfato cuproso y se forma al reaccionar el tiosulfato de sodio. La lixiviación con tiosulfato de sodio permite recuperar oro y plata de minerales difíciles de tratar por el proceso de cianuración, principalmente los que contienen manganeso, cobre y en menor frecuencia arsénico, antimonio, selenio y teluros. El poder disolvente del tiosulfato de sodio con la plata metálica, oxido y sulfuro, así como arseniato y antimonio de plata. La lixiviación se puede llevar a cabo en estos minerales difíciles de tratar si se utiliza el sulfato de cobre como promotor de iones cúpricos la reacción principal para el sulfato de cobre con el tiosulfato de sodio es la siguiente:
3Na2S2O3 + 2CuSO4 = Cu2S2O3 + 2Na2SO4 + Na2S4O6                    (7)                                                                                                                         
En esta reacción se forma el tetrationato por oxidación de tiosulfato, así como los iones cúpricos se reducen a su estado cuproso.
La siguiente reacción (8) nos muestra como el sulfato cúprico se prepara con hidróxido de amonio para formar el complejo cuproamoniacal.
CuSO4 + 2NH4OH = Cu (NH4)4 + 4OH- + SO4-2                                                       (8)                                                                                                                                                                    
Como el tiosulfato cuproso es insoluble en agua, es necesario un exceso de tiosulfato para formar el complejo de sales de tiosulfato cuproso y tiosulfato de amonio y sodio, así la reacción (9) y (10) serán:
5(NH4)2O3 + 2CuSO4 = Cu2S2O3 * 2(NH4)2S2O3 + 2NH4SO4                                                                                                 (9)
Na2S2O3 + 2CuSO4 = Cu2S2O3 * Na2S2O3                                                                                                                          (10)
La adición de sulfito de sodio a la solución se hace para evitar la formación de tetrationato según la siguiente reacción (11).
Na2SO3 + 2NaOH + Na2S4O6 = Na2SO4 + 2Na2S2O3 + 4OH-                                                                                               (11)
Las impurezas juegan un papel importante en la disolución de valores en el consumo de reactivos en la precipitación, estando entre las principales el oxido de calcio, óxido de hierro, oxido cúprico y dióxido de manganeso; para evitar esto es necesario la adición de hidróxido de sodio según las siguientes reacciones.
Ca+2 + 2NaOH = Ca(OH)2 + 2Na+,                                                                                                                                       (12)

Fe+3 + 3NaOH = Fe(OH)3 + 3Na+,​                                                                                                                                       (13)
3Cu+2 + 6NaOH = 3Cu(OH)2 + 6Na+,​                                                                                                                                   (14)
Mn+2 + 2NaOH = Mn(OH)2 + 2Na+,​                                                                                                                                      (15)
El pH deberá estar al menos en 9.6 para así tener precipitado al calcio, magneso, hierro, y cobre, pero al cobre se le agregará hidróxido de amonio a fin de tenerlo con forma cuproamoniacal y de esta manera ayudara a catalizar la reacción con el oro y la plata. El amonio en conjunto con el hidróxido de sodio mantiene el pH por arriba de 10, así el amonio beneficia la estabilización del tiosulfato, además que acelera la disolución de los metales preciosos del mineral.

Desarrollo experimental
La muestra que se recibió fue de 30 Kg con un tamaño de malla de +2n proveniente de una mina del Estado de Guanajuato, la cual se trituró y homogenizó hasta un tamaño de -3/8” para su análisis de mallas. Los reactivos químicos que se utilizaron en la lixiviación con cianuro de sodio (NaCN) y tiosulfato compuesto son: hidróxido de sodio (NaOH) y tiosulfato de sodio Na2S2O3, sulfato de cobre pentahidratado (CuSO45H2O), hidróxido de amonio (NH4OH) y cianuro de sodio (NaCN) de grado reactivo de la marca comercial Sigma-Aldrich. Las especies minerales fueron determinadas por difracción de rayos X (DRX) y se utilizó un equipo marca Bruker, modelo D8. Se ha utilizado la radiación Kα de Cu y monocromador secundario (Filtro de Níquel) que elimina la radiación Kβ de Cu. La intensidad y voltaje del tubo generador de rayos X se ah ajustado en todas las medidas a 20 mA y 40KV, respectivamente. Las muestras se montaron en un soporte de aluminio. El registro se efectuó en un intervalo de 2θ entre 5 y 70°, con un paso de ángulo de 2θ de 0.02° y un tiempo de acumulación de 2 segundos. La interpretación fue efectuada por comparación con patrones de difracción en el software EVA. El microanálisis se llevo a cabo en un microscopio electrónico de barrido (MEB) marca JEOL JSM6300 provisto con un dispositivo para el análisis químico elemental por energía dispersiva de rayos X (EDS)

Resultados
Los resultados del análisis químico y granulométrico de la muestra de mineral empleado en el estudio comparativo, se muestran en la Tabla I y II.
En la Tabla I, se muestra el análisis químico del mineral sulfuroso, el cual tiene una, ley de oro de 3.15g/T de plata. Además, se puede observar que el contenido de cobre es del 1.12% en peso, por lo cual de acuerdo a la teoría, ocasionará altos consumos de cianuro, ya que este es considerado como cianicida. Sin embargo, en el sistema que contiene tiosulfato de sodio compuesto, la presencia del mismo tendría un efecto contrario y favoreciendo la recuperación de los valores de oro y plata.
Los resultados anteriores, permiten corroborar los resultados del análisis de cabeza del mineral.
La figura 1 presenta un difractograma típico del mineral caracterizado por difracción de rayos X. De acuerdo a estos resultados, las fases mineralógicas principales presentes en las muestras de mineral tratado corresponden principalmente a especies de cuarzo, pirita y pirrotita.
La figura 2, correspondiente a la caracterización por MEB y EDS, permite corroborar la presencia de las fases minerales mencionadas y características micorestructurales de las fases que componen al mineral.

Lixiviación en botella rodante con cianuro de sodio vs. Tiosulfato de sodio compuesto.
La muestra triturada a -3/8”, se agregó a 2 botellas conteniendo solución de cianuro de sodio con una concentración de 600 g/T y tiosulfato de sodio compuesto como agente lixiviante a una concentración de 40 g/L, Cu+2 con una concentración de 0.4 molar. El pH se controló con hidróxido de sodio. Ambas botellas se agitaron a 56 RPM, en un banco de rodillos de 78 x 104 x 67 cm de altura. El banco consiste de 4 rodillos paralelos de 14 cm de diámetro  x 63 cm de largo, impulsados por un motor de ½ HP. Se tomaron alícuotas de 25 m l cada 4 horas para determinar cianuro álcali protector, disolución de valores metálicos y pH. La concentración de cianuro de sodio total y la de óxido de calcio útil se determinaron por métodos volumétricos, mientras los valores metálicos en solución se determinaron por absorción atómica. La concentración de tiosulfato de sodio se llevo a cabo por métodos volumétricos empleando yoduro de potasio y almidón.
En las corridas experimentales empleando cianuro de sodio y tiosulfato de sodio,  las relaciones liquido-solido fueron de 1:1, 1:2 y 3:1. En las pruebas experimentales para la muestra, utilizando cianuro de sodio y relación 1:1, se obtuvo un consumo de cianuro de sodio de 2.3 Kg/T, y de cal igual a 2 Kg/T teniendo una recuperación de 13.97% de oro y 15.13% de plata, mientras que en la botella con tiosulfato, las recuperaciones de valores fueron de 76.19% de oro y 53.94% de plata, para la relación  2:1 el porcentaje de extracción con cianuro para oro y plata fueron de 12.70% y 11.84% respectivamente y un consumo de cal de 1.85% Kg/T, mientras que con tiosulfato se extrajo el 82.54% de oro y 59.21% de plata, por último para la relación 3:1 se alcanzó un consumo de cianuro de sodio de 2.9 Kg/T y una extracción de 22.86% de oro y 19.74% de plata, mientras tanto en la botella con tiosulfato de sodio compuesto, las extracciones obtenidas fueron de 70.48% de oro y 57.24% de plata. Los resultados experimentales de estas pruebas cuyo tiempo máximo de tratamiento fue de 48 horas se muestran en las figuras 3, 4 y 5.

Como se puede observar en las figuras 3, 4 y 5, la relación de solido-liquido mas adecuada es la relación 1:1, ya que esta presenta menos cantidad de reactivos, para la disolución de los valores, con lo cual podríamos experimentar en caja inundada o lixiviación estática con riego por aspersión. En la Figura 6, se muestra el consumo de los reactivos utilizados en las pruebas experimentales de botellas rodantes para la comparación de resultados de porcentajes de extracción.

Análisis de sólidos (colas)
Las muestras fueron pasadas 3 veces por una etapa de lavado con solución de cianuro de sodio con 0.02% de concentración. Para las muestras tratadas con el tiosulfato de sodio, este se agregó con una concentración de 0.06% de concentración en las 3 etapas de lavado. En la Tabla 3 y Figura 7, se presentan los resultados del estudio comparativo de residuos de botellas de lixiviación.

Conclusiones
Analizando los resultados de diferentes variables experimentadas en el estudio se puede concluir lo siguiente:
  1. El tiosulfato de sodio compuesto representa una alternativa técnica viable a futuro y podría llegar a sustituir al cianuro debido a su baja toxicidad. Además, el tiosulfato de sodio permanece estable. Esto permite aprovecharlo y reutilizarlo. Por otra parte, el tiosulfato de amonio como agente lixiviante, se pierde debido a su evaporación y descomposición a temperaturas relativamente altas como las que se presentan el Estado de Sonora, lo cual se ve reflejado en las bajas extracciones de oro y plata.
  2. El tiosulfato de sodio compuesto, disuelve al cobre presente en el mineral, lo cual favorece el proceso, ya que este actúa como oxidante del oro.
  3. A pH < 9.5, la disolución de oro y plata con tiosulfato de sodio compuesto disminuye. Lo anterior, se puede atribuir a la inestabilidad del complejo cuprotetramina, que actúa como oxidante en la disolución de oro.
  4. Para el cianuro de sodio en prueba de botellas por 48 horas, se observan extracciones de oro del 15.13%, mientras que, en las pruebas realizadas con tiosulfato se logra extraer hasta el 82.53%.
                                                                                                                                                                   
 
 
Renatomerino

Renatomerino

07 Nov 2012 - 12:28 pm

Como es el mecanismo de disolución de Antimonio en la lixiviación con cianuro?

Julio cesar callapani condori

Julio Cesar Callapani Condori

04 Dec 2012 - 05:49 am

Cuando se lixivia con tiosulfato, para regular el pH se puede usar cal viva, que luego se hidrata y pasa a ser hidroxido de calcio, o no es recomendable usar la cal.

Juan Diego

Juan Diego

18 Jan 2013 - 05:41 pm

Cómo podría obtener el articulo original?

Gustavo cantu

Gustavo Cantu

15 Oct 2013 - 11:27 am

no soy quimico y se me dificulta calcular los gramos de reactivos por litro de agua y la forma de prepararse
me pueden orientar

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